DE3041365C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe für die Förderung von Kraftstoff zu einer Brennstoffmaschine mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe mit den gattungs­ gemäßen Merkmalen sind Nockenring und Pumpenkolben relativ zueinander so verstellbar, daß die Kontur des Nockenringes in eine Folge von Förderhüben der Pumpenkolben umgesetzt wird (US-PS 40 37 574). Dabei ist ein Stellkolben mit dem Nocken­ ring so gekuppelt, daß der Einspritzbeginn durch einen hydrau­ lischen Druck bestimmt werden kann, der mit steigender Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine ansteigt. Der Stellkolben weist ein Servoventil auf, das unter dem Einfluß einer vorgespannten Feder steht, um die Einwirkung von hydraulischem Druck auf den Stellkolben zu verhindern, ehe nicht eine vorbestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht ist. Ein einstell­ barer Anschlag steuert die maximale Verzögerung des Einsetzens der Bewegung des Stellkolbens und spricht auf den hydraulischen Druck an, der kontinuierlich auf den einstellbaren Anschlag einwirkt und eine Vorverlegung des Einspritzzeitpunktes be­ wirkt, sobald die Brennkraftmaschine gezündet hat. Auf den Stellkolben wirkt außerdem ein belastungsabhängiger Servo­ kolben ein, der von einem belastungsabhängigen Fluiddruck betätigt wird, um eine Bewegung des Stellkolbens in Richtung auf einen späteren Einspritzzeitpunkt zu bewirken, wenn die Belastung der Brennkraftmaschine ansteigt. Ähnliche Verhält­ nisse liegen auch bei einer anderen bekannten Brennkraftmaschine vor (US-PS 40 79 719).

Beide bekannten Lösungen zum Erhalt eines belastungsabhängigen Druckes werden jedoch als unbe­ friedigend angesehen, weil die Herstellung eines belastungsabhängigen Druckes mit ausreichender Genauigkeit in der Praxis kaum mög­ lich ist. Bekannt ist auch eine Kraftstoff-Förderpumpe, bei der abweichend von den vorgenannten Pumpem mit veränderlicher Füllung der Pumpenkammer zwischen zwei Kolben die Menge des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffes dadurch be­ stimmt wird, daß das Ende der Kraftstoff-Förderung gesteuert wird (DE-OS 26 44 042). Bei dieser Lösung ist die Pumpen­ kammer unabhängig von der der Brennkraftmaschine zuzuführen­ den Kraftstoffmenge am Anfang jedes Fördertaktes vollständig mit Kraftstoff gefüllt, und die Menge des der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffes wird durch Steuerung des Punktes bestimmt, von dem an der Brennkraftmaschine Kraftstoff nicht weiter zugeführt, sondern rückgeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kraftstoff­ einspritzpumpe so auszubilden, daß die drehzahl- und belastungsabhängige Steuerung des Ein­ spritzbeginns in einfacher und zuverlässiger Weise auf rein mechanischem Wege bewirkt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe dient der Ausbildung der gattungs­ gemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Bei einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe ist eine rein mechanische Verbindung zwischen Stellkolben und Nocken­ ring gegeben, die in einfacher Weise über eine lange Betriebs­ zeit hinweg zuverlässig und genau arbeitend ausgeführt werden kann. Es kann mit der erfindungsgemäßen Kraft­ stoffeinspritzpumpe der Beginn der Kraftstoff-Förderung zur Brennkraftmaschine bzw. der Kraftstoffeinspritzung trotz ver­ änderter Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes eingesteuert werden.

Anspruch 2 nennt eine besonders zweck­ mäßige Ausgestaltung der Einspritzpumpe gemäß dem Patentan­ spruch 1.

Ein Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Teil eines Mittellängsschnittes durch die Einspritzpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Einspritz­ pumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt, wobei die einzelnen Teile in einer anderen Betriebsstellung dargestellt sind und

Fig. 4 bis 7 einzelne Teile der Einspritzpumpe.

Gemäß Fig. 1 weist die Einspritzpumpe ein Gehäuse 10 auf, in dem ein drehbares zylindrisches Verteilerglied 11 ange­ ordnet ist. Das Verteilerglied ist derart mit einer Welle verbunden, daß es in zeitlicher Abhängigkeit bzw. drehzahl­ abhängig von der zugehörigen Brennkraftmaschine angetrieben wird. In dem Verteilerglied ist eine Querbohrung 12 vorge­ sehen, die ein Paar Kolben 13 aufnimmt. Die Kolben wirken an ihren äußeren Enden mit Rollen 14 zusammen, die mit der inneren Umfangsfläche eines in Umfangsrichtung verstellbaren Nockenringes 15 zusammenwirken. Die Querbohrung 12 und die beiden Kolben 13 sind die wesentlichen Bestandteile der Ein­ spritzpumpe.

Die Bohrung 12 steht mit einem Längskanal 16 des Verteiler­ gliedes in Verbindung, der seinerseits mit einem radialen Zuführungskanal 17 verbunden ist. Der Kanal 17 ist bei um­ laufendem Verteilerglied abwechselnd mit jeweils einem von mehreren Auslässen 17 a im Gehäuse 10 verbindbar, die mit je­ weils einer der Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine ver­ bunden sind.

Der Längskanal 16 ist außerdem mit mehreren radial gerichteten Einlaßkanälen 18 verbunden, die abwechselnd mit einer Einlaß­ öffnung 19 im Gehäuse 10 zur Deckung zu bringen sind. Im Ge­ häuse 10 ist ferner eine einstellbare Kraftstoffsteuerung in der Form eines Drosselgliedes 21 vorgesehen, durch das der durch einen Kanal 20 fließende Kraftstoff zur Einlaßöffnung 19 gelangen kann. Der Kanal 20 steht mit der Förderseite bzw. dem Auslaß einer Niederdruck-Speisepumpe 23 in Verbindung, deren Einlaß- bzw. Ansaugseite mit 24 bezeichnet ist. Der Drehteil der Niederdruckpumpe 23 wird von dem Verteilerglied 11 angetrieben, während Einlaß und Auslaß der Niederdruckpumpe über ein Überdruckventil 25 miteinander verbunden sind, das der Steuerung des Förderdruckes der Niederdruckpumpe dient, so daß sich dieser entsprechend der Antriebsgeschwindigkeit bzw. -drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe ändert.

In der Stellung der einzelnen Bauteile gemäß Fig. 1 wird Kraft­ stoff von der Niederdruckpumpe 23 über den Kanal 20, das Drossel­ glied 21 der Kraftstoffsteuerung und die Einlaßöffnung 19 zu der Querbohrung 12 gefördert. Während des Umlaufes des Vertei­ lergliedes wird die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und einem der Einlaßkanäle unterbrochen, während der Kanal 17 zur Deckung mit einem der Auslässe 17 a gebracht wird. Mittels der Nockenbahn auf der Innenseite des Nockenringes 15 und der Rollen 14 als Nockenbahnfolgeelemente werden die Kolben 13 zu nach innen, d. h. gegeneinander gerichteten Bewegungen veranlaßt, so daß Kraftstoff durch einen Auslaß 17 a zur zugehörigen Kraftstoff­ einspritzdüse gefördert wird. Beim weiteren Umlauf des Ver­ teilergliedes wird der Arbeitszyklus wiederholt, wobei die Menge des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffes durch die Stellung des Drosselgliedes 21 bestimmt wird.

Es ist nun wünschenswert, die zeitliche Aufeinanderfolge der Kraftstoff-Förderungstakte der Einspritzpumpe, in denen Kraft­ stoff zur zugehörigen Brennkraftmaschine gefördert wird, ein­ stellbar zu machen, und hierzu ist der Nockenring 15 im Gehäuse 10 in Umfangsrichtung einstellbar. Er ist hierzu mittels eines radial gerichteten Zapfens mit einem Stellkolben 22 verbunden, der innerhalb eines Zylinders 26 angeordnet ist, der mittels eines Bolzens 27 a an dem Gehäuse 10 befestigt ist. Der Bolzen 27 a schließt zweckmäßigerweise eine Kraftstoffverbindung mit dem Kanal 20 ein. In die Kraftstoffverbindung zwischen dem Kanal 20 und dem Zylinder 26 ist ein Absperrventil eingefügt, das eine Bewegung des Kolbens 22 verhindern soll, wenn auf ihn eine Reaktionskraft ausgeübt wird, die durch das Zusammen­ wirken der Rollen 14 mit der Nockenbahn erzeugt wird.

Gemäß Fig. 2 wird der Kolben 22 in Richtung auf eine Verzöge­ rung der Aufeinanderfolge der Kraftstoff-Förderung belastet, und zwar mit einem ersten und einem zweiten Federmittel. Das erste Federmittel umfaßt ein Paar gewickelter Druckfedern 27, deren dem Stellkolben 22 abgewandten Enden sich an einem Federwider­ lager 29, 34 und deren dem Stellkolben 22 zugewandten Enden sich an einem dem Kolben 22 benachbarten Federwiderlager 28 abstützen. Das zweite Federmittel hat die Form einer weiteren gewickelten Druckfeder 30, die zwischen dem Federwiderlager 28 und dem Kolben 22 angeordnet ist.

Zur Bestimmung des maximalen axialen Abstandes zwischen den Federwiderlagern 28 und 29, 34 ist ein Einstellmittel vorge­ sehen, das allgemein bzw. in seiner Gesamtheit mit 30 a be­ zeichnet ist. Das Einstellmittel weist eine zentrale Stange 31 auf, die frei durch eine Öffnung im Federlager 28 hindurch­ ragt und mit einer Ringlippe 32 versehen ist, die mit einem Teil des die Öffnung umgebenden Federwiderlagers zusammenwirkt.

Das andere Ende der Stange 31 ist mit einem Querzapfen 33 versehen. Das Einstellmittel 30 A weist außerdem ein Gleitteil 34 des Federwiderlagers 29, 34 auf, dessen Ausgestaltung insbe­ sondere aus den Fig. 6, 7 zu ersehen ist. Danach ist das Gleitteil 34 mit einem Paar nach außen gerichteter Ansätze 35 versehen, die in axial sich erstreckende Nuten 36 in der Innenwand eines im wesentlichen zylindrischen Endverschlusses 37 für das Ende des Zylinders 26 hineinragen. Zweckmäßigerweise ist der End­ verschluß, wie dargestellt, mit einem Gewindeabschnitt ver­ sehen, mit dem ein entsprechendes Gegengewinde im Ende des Zylinders 26 zusammenwirkt. Das Gleitteil 34 ist infolge der Ansätze 35 daran gehindert, sich schräg zu stellen, während axiale Gleitbewegungen möglich sind.

Die dem Federwiderlager 29, 34 abgekehrte Fläche des Gleitteiles 34 ist in einen inneren und in einen äußeren Bereich unter­ teilt. Der innere Bereich schließt ein Paar Nockenprofile 38 ein, die diametral einander gegenüberliegen und die den Ansätzen 35 gleichgerichtet sind. Zwischen den Nockenprofilen 38 liegen Vertiefungen 39 jeweils in der Form eines Halbzy­ linders. In Fig. 2 ist der Zapfen 33 auf den Nockenprofilen 38 aufliegend dargestellt, er ist aber mit einem ersten Steuer­ mittel in eine Stellung verschwenkbar, in der er innerhalb der Vertiefungen 39 liegt. Das Steuermittel schließt einen Hebel 40 ein, der auf einem in Umfangsrichtung verstellbaren Einstellmittel 41 angeordnet ist, das einen rohrförmigen End­ abschnitt aufweist, in dem zwei axiale Schlitze 42 vorgesehen sind, in denen der Zapfen 33 angeordnet ist. Der Hebel 40 ist zweckmäßigerweise mit einer Steuerung verbunden, wobei er aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung in eine Stellung zu bewegen ist, in der der Zapfen 33 in den Vertiefungen 39 liegt, wenn das zum Anlassen der Brennkraftmaschine in deren warmem Zustand erforderlich ist. Als Ergebnis dieser Bewegung können die Federn 27 die Federwiderlager 28 und 29, 34 in axialer Richtung weiter voneinander entfernen. Der Kolben 22 wird infolge der Feder 30 dabei bereits seine am weitesten zurückliegende Stellung einnehmen.

Der erwähnte äußere Bereich der den Federn 27 abgekehrten Fläche des Gleitteiles 34 bildet ein Paar Nockenprofile 43. Auf einem Steuermittel 45 ist ein Hebel 44 angeordnet, und dieses Steuermittel 45 ist in dem Endverschluß 37 angeordnet und dient der Unterstützung des Einstellmittels 41. Das Steuermittel 45 ist in Fig. 4 einzeln dargestellt. Es weist einen Flansch 46 auf, der mit einer in dem Endverschluß 37 angeordneten Stufe zusammenwirkt. Die Stufe dient der Be­ stimmung der Stellung des Steuermittels 45 in axialer Rich­ tung. Vom Flansch 46 aus erstreckt sich ein Paar axialer Ver­ längerungen 47, die mit den Nockenprofilen 43 zusammenwirken. Die Stellung des Steuermittels 45 in Umfangsrichtung wird entsprechend der Stellung des Drosselgliedes 21 festgelegt bzw. verändert, wozu der Hebel 44 mit einem nicht dargestell­ ten Hebelgestänge mit dem Betätigungsgestänge des Drossel­ gliedes 21 gekuppelt ist.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Kolbens 22 beschrieben. In Fig. 2 ist die Feder 30 im maximal zusammengedrückten Zu­ stand dargestellt. Dieses Maß der Kompression der Feder 30 wird in der Zeit erreicht, in der die Brennkraftmaschine nach dem Anlassen ihre Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Somit nimmt der Kolben 22 während des Anlassens seine rechte Endstellung ein, und der Beginn der Kraft­ stoffeinspritzung ist maximal verzögert.

In den Fig. 2, 3 nimmt der Hebel 40 eine Stellung ein, wie sie bei Leerlauf der kalten Brennkraftmaschine vorliegt. In diese Stellung ist der Hebel entweder von der Bedienungsperson manuell oder von einem Thermostaten gebracht worden. Der Zapfen 33 liegt auf den Nockenprofilen 38. Die Federn 27 sind maximal zusammengedrückt.

Ist die Brennkraftmaschine warm, so hat der Hebel 40 ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Stellung durch den Eingriff der Bedienungsperson oder des Thermostaten eine Schwenkung um einen Winkel von 90° zurückgelegt, so daß der Zapfen 33 in den Vertiefungen 39 liegt. Im Vergleich mit der Stellung in Fig. 2 haben die Federn 27 den Kolben 22 nach rechts ver­ stellt, um die Aufeinanderfolge der Kraftstoffeinspritzung zu verzögern, obwohl bei stillstehender Brennkraftmaschine der Kolben infolge der Wirkung der Feder 30 sich in seiner maximal zurückgezogenen Stellung befindet.

Die Belastung der Brennkraftmaschine wird durch die der Brenn­ kraftmaschine bei jedem Einspritztakt zugeführte Kraftstoffmenge dargestellt, und diese Kraftstoffmenge ist durch die Stellung des Drosselgliedes 21 bestimmt. Wenn die Menge des der Brenn­ kraftmaschine zugeführten Kraftstoffes durch die Bewegung des Drosselgliedes vergrößert wird, wird der Hebel 44 aus der Stellung gemäß Fig. 3 in die Stellung gemäß Fig. 2 ver­ stellt. Die axialen Verlängerungen 47 des Steuermittels 45 steigen auf die Nockenprofile 43 am Gleitteil 34, was dazu führt, daß das Gleitteil 34 zusammen mit den Federn 27 und dem Kolben 22 nach rechts verstellt werden, um den Einspritzbeginn zu verzögern. Umgekehrt wird bei einer Verringerung der Belastung der Hebel 44 aus der Stellung gemäß Fig. 2 in die Stellung gemäß Fig. 3 und somit der Kolben 22 nach links verstellt, um den Einspritz­ beginn vorzuverlegen.

Es ergibt sich, daß in den Fig. 2, 3 die Länge der Federn 27 durch das Einstellmittel 30 A veränderbar ist. Steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine an, so steigt die auf den Kolben 22 wirkende Kraft an, und bei einer Drehzahl, die davon abhängig ist, ob der Zapfen an den Nockenprofilen 38 anliegt oder in den Vertiefungen 39 liegt, wird die Vorspannung der Federn 27 überwunden, und der Kolben 22 wird sich nach links bewegen und dabei den Beginn der Kraftstoffeinspritzung vorzuverlegen. Die maximale Vorverlegung der Kraftstoffeinspritzung wird durch den Anschlag des Endes des Kolbens 22 am Endverschluß 37 bestimmt.

Claims (2)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für die Förderung von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine, mit einem Nocken­ ring (15) und einem Stellkolben (22) zur Veränderung der Winkel­ stellung des Nockenringes, um die Zeitfolge der Kraftstoff- Förderung zur Brennkraftmaschine zu verändern, mit einer Niederdruckpumpe (23) für die Kraftstoff-Förderung zu der Einspritzpumpe (12, 13) über eine einstellbare Kraft­ stoffsteuerung (Drosselglied 21), mit einem Ventil (25) zur Veränderung des Förderdrucks der Niederdruckpumpe entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine, mit einer zwischen zwei Federwiderlagern (28; 29, 34) eingespannten Feder (27) zur Erzeugung eines in einer Richtung auf den Stellkolben (22) wirkenden Druckes, welche Feder (27) die Zeitfolge der Kraftstoff-Förderung durch die Einspritzpumpe entgegen dem Förderdruck der Niederdruckpumpe verzögert und deren dem Stellkolben (22) abgewandtes erstes Federwiderlager (29, 34) über ein mit der einstellbaren Kraftstoffsteuerung (21) gekoppeltes Steuer­ mittel (45) axial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, dem Stellkolben (22) benachbarte Federwiderlager (28) in Form eines Anschlagteils ausge­ bildet ist, das unter der Kraft der Feder (27) auf einer zentralen Stange (31) abgestützt und über diese Stange (31) mit einem Einstellmittel (41) zur Bestimmung des maximalen Abstandes der Federwiderlager (28; 29, 34) von­ einander verbunden ist, und daß hintereinandergeschaltet zur Feder (27) eine weitere Feder (30) zwischen Stellkolben (22) und zweitem Federwiderlager (28) vorgesehen ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Bestandteil des verstellbaren Federwider­ lagers (29, 34) ein in Richtung der Stellkolbenbewegung geführtes Gleitteil (34) vorgesehen ist, das auf seiner der erstge­ nannten Feder (27) abgewandten Stirnseite ein erstes Nocken­ profil (43) aufweist, wobei das mit der einstellbaren Kraftstoffsteuerung (21) gekoppelte Steuermittel (45) winkelverstellbar um die Kolbenlängsachse ist und eine axiale Verlängerung (47) zum Zusammenwirken mit dem ersten Nockenprofil (43) auf­ weist, daß ein Zapfen (33) mit einem auf dieser Stirnseite des Gleitteils (34) vorgesehenen zweiten Nockenprofils (38, 39) zusammenwirkt, wobei die Stange (31) den Zapfen (33) trägt und sich durch beide Federwiderlager (28; 29, 34) sowie die erstgenannte Feder (27) erstreckt, und daß das Einstellmittel (41) zur Bestimmung des maximalen Abstandes der Federwiderlager (28; 29, 34) ein Paar axialer Schlitze (42) zum Zusammenwirken mit dem Zapfen (33) aufweist sowie winkelverstellbar ist, um die Stellung des Zapfens (33) gegenüber dem zweiten Nockenprofil (38, 39) zu bestimmen.